В современных условиях, при значительном усложнении горно-геологических условий и удалении места добычи полезных ископаемых от места подъема на поверхность, безаварийная работа транспортной системы подземного предприятия приобретает первостепенное значение. На большинстве шахт и рудников со сложными горно-геологическими условиями транспортировка полезных ископаемых осуществляется шахтными электровозами, которые могут работать в выработках с уклоном от 0,005 до 0,05 %. Задача расширения области эффективной и безопасной эксплуатации на уклонах, превышающих указанные выше значения, представляется актуальной. Ее решение может быть достигнуто за счет применения зубчато-реечных движителей, которые обладают целым рядом достоинств: высокой надежностью и простотой обслуживания.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи исследований:
1. Проанализировать конструкции шахтных электровозов и опыт применения зубчато-реечных передач в тяжело нагруженных технологических машинах и разработать систему перемещения шахтного электровоза в выработках с уклоном более 0,005.
2. Разработать математическую модель, позволяющую проводить комплексное проектирование системы перемещения, отличающуюся учетом влияния жесткости элементов системы на работу передачи с возможностью обеспечения безударной работы зацепления на стадии проектирования.
3. Обосновать рациональное сочетание геометрических параметров приводной шестерни, колеса и рейки и провести аналитические исследования нагруженности зубчато-реечных передач для разработки тягового органа с необходимой и достаточной металлоемкостью.
4. Провести вычислительный эксперимент для определения интенсивности изнашивания зубчато-реечной передачи.
5. Разработать ресурсосберегающую технологию изготовления зубчато-реечных движителей для шахтных электровозов.
Анализ существующих вариантов подъема шахтного электровоза показал, что при применении лебедки возможны колебания электровоза с амплитудой до 13 мм, что может негативно сказаться на надежности каната, лебедки и электровоза, увеличивая их динамическую нагруженность. Применение конвейерного подъема добытого полезного ископаемого в наклонных выработках, имеющих радиус поворота, также весьма затруднено. Использование зубчатореечных передач, обладающих повышенной надежностью, жесткостью и неприхотливых в обслуживании, хорошо зарекомендовавших себя при работе в шахтных условиях, позволит значительно расширить область применения шахтных электровозов на углы с уклоном более 0,005.